KR101928624B1 - 광전복합케이블을 이용한 무선중계시스템 - Google Patents

광전복합케이블을 이용한 무선중계시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광전복합케이블을 이용한 무선중계시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 군사용으로 사용되는 무선통신장비 사이의 전송거리를 확장시키기 위해 무선통신장비에서 출력되는 RF신호를 광신호로 변환하여 전원과 함께 공급하고, 입력되는 RF신호를 광신호로 변환하여 전송함으로써 전술통신체계의 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 광전복합케이블을 이용한 무선중계시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 원격지에 설치되는 광원격접속장비에 통신신호와 전력을 동시에 공급할 수 있으며, 아날로그 광신호를 사용하기 때문에 광대역 신호를 사용함으로써 신호의 손실이나 왜곡을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

광전복합케이블을 이용한 무선중계시스템{WIRELESS RELAY SYSTEM USING PHOTOELECTRIC COMPOSITE CABLE}
본 발명은 광전복합케이블을 이용한 무선중계시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 군사용으로 사용되는 무선통신장비 사이의 전송거리를 확장시키기 위해 무선통신장비에서 출력되는 RF신호를 광신호로 변환하여 전원과 함께 공급하고, 입력되는 RF신호를 광신호로 변환하여 전송함으로써 전술통신체계의 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 광전복합케이블을 이용한 무선중계시스템에 관한 것이다.
군사용이나 치안용, 사무용 등으로 사용되는 무선통신장비는 1대1로 연결된 다른 무선통신장비와 음성 및 데이터를 주고받는 용도로 사용된다.
통상적인 무선통신장비는 전송 거리에 따라 출력을 달리하고, 장거리 통신이 가능하도록 하기 위해서는 더 많은 출력을 필요로 한다. 즉, 장거리 통신을 위한 무선 장치는 높은 출력을 필요로 하기에, 높은 출력을 사용하는 장비는 차량에 장착하여 사용하기도 한다.
그런데 전방 부대의 대대급 지휘통제능력과 후방 지역 대대단위 통합방위작전 수행을 보장하기 위한 전술통신체계(SPIDER)에 사용되는 장비의 경우에는 수 내지 수십 ㎞ 거리만큼 떨어진 위치에 있는 장비들과 통신망을 형성해야 하기 때문에 장거리 접속능력이 필요하다.
그러나 소형 배터리를 사용할 수밖에 없는 개인 휴대형 장비의 경우에는 출력을 높여서 도달거리를 확대하는데 제한이 있을 수밖에 없다. 이를 보완하기 위해 이동형 중계기를 사용하기도 하는데, 무선통신장비와 이동형 중계기 사이의 통신 환경을 최적화된 상태로 유지하기가 어려운 문제가 있다.
KR 10-2016-0102921 A KR 10-2015-0087491 A KR 10-2012-0139118 A KR 10-1083056 B1
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 군사용으로 사용되는 무선통신장비의 전송거리를 확장시키기 위해 광전복합케이블로 광전접속장비와 광원격접속장비를 연결하고, 광원격접속장비를 차량이 접근할 수 없는 고지대나 원격지, 적의 공격이나 관측으로부터 노출되지 않는 은폐물 등에 배치하여 무선통신장비들이 RF신호를 통해 연결되도록 하는 광전복합케이블을 이용한 무선중계시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 광전접속장비와 광원격접속장비를 광전복합케이블로 연결하고, 광원격접속장비에 광신호와 전원을 동시에 공급함으로써 효율적으로 통신장비를 사용할 수 있도록 하는 광전복합케이블을 이용한 무선중계시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 차량을 이용하지 않고 사람이 직접 장비를 들고 현장으로 이동해서 용이하게 설치할 수 있도록 소형화 및 경량화가 가능한 광전복합케이블을 이용한 무선중계시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 군사용으로 사용되는 무선통신장비 사이의 전송거리를 확장시키기 위한 무선중계시스템으로서, 무선통신장비(10)와 통신케이블(50)로 연결되어 RF신호를 수신하고, 수신된 RF신호를 광신호로 변환하고, 전원공급부(40)로부터 입력되는 전원과 광신호를 동시에 출력하는 광전접속장비(110)와; 상기 광전접속장비(110)로부터 송신되는 광신호를 RF신호로 변환하여 안테나(20)를 통해 출력하는 광원격접속장비(120)와; 상기 광전접속장비(110)와 상기 광원격접속장비(120)를 연결하여 광신호와 전원을 동시에 전달하는 광전복합케이블(130);을 포함한다.
상기 광전접속장비(110)는 상기 무선통신장비(10)로부터 입력된 아날로그 형태의 RF신호의 출력값을 조정하고, 특정 대역의 신호를 제거한 후, 상기 RF신호의 정방향과 역방향의 경로에 대한 이득을 조절하는 DRFU(Donor Radio Frequency Unit; 광전송수신변환조립체)(111)와; 상기 DRFU(111)로부터 입력된 정방향 경로의 RF신호를 광신호로 변환하고, 역방향 경로의 광신호를 RF신호로 변환하여 출력하는 DOU(Donor Optic Unit; 광전변환조립체)(112)와; 외부의 전원공급부(40)를 통해서 110V 또는 220V의 교류전원을 입력받아 각각의 모듈의 입력전압에 맞게 변환된 직류전원을 출력하고, 상기 교류전원을 상기 광전복합케이블(130)을 통해 상기 광원격접속장비(120)에 전달하는 DPSU(Donor Power Supply Unit; 광전전원조립체)(113);를 포함한다.
상기 광원격접속장비(120)는 상기 광전접속장비(110)로부터 상기 광전복합케이블(130)을 통해 입력된 정방향 경로의 광신호를 RF신호로 변환하거나, 역방향 경로의 RF신호를 광신호로 변환하여 출력하는 ROU(Remote Optic Unit; 광전변환조립체)(121)와; 상기 DOU(112)로부터 입력된 아날로그 형태의 RF신호의 출력값을 조정하고, 특정 대역의 신호를 제거한 후, 상기 RF신호의 정방향과 역방향의 경로에 대한 이득을 조절하는 RRFU(Remote Radio Frequency Unit; 광원격송수신변환조립체)(122)와; 상기 RRFU(122)로부터 입력된 정방향 RF신호를 고출력으로 증폭시키고, 상기 RF신호의 정방향 신호와 역방향 신호의 경로를 분리시키거나 결합시키는 RPAU(Remote Power Amp Unit; 전력증폭조립체)(123)와; 상기 RPAU(123)로부터 RF신호를 수신하여 정해진 특정 주파수 대역의 RF신호는 왜곡없이 통과시키고, 대역 밖의 신호는 미리 정해진 규격에 의해 억제하는 RBPFU(Remote Band Pass Filter Unit; 송수신필터조립체)(124)와; 상기 광전복합케이블(130)을 통해 상기 광전접속장비(110)로부터 전송된 110V 또는 220V의 교류전원을 출력값이 조정된 직류전원으로 변환하여 공급하는 RPSU(Remote Power Supply Unit; 광원격전원조립체)(125);를 포함한다.
본 발명에 따르면 원격지에 설치되는 광원격접속장비에 통신신호와 전력을 동시에 공급할 수 있으며, 아날로그 광신호를 사용하기 때문에 광대역 신호를 사용함으로써 신호의 손실이나 왜곡을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한 적에게 노출되지 않는 장소에 사람이 직접 장비를 운반하여 설치할 수 있어서 음영지역을 제거할 수 있으며, 소형화 및 경량화로 인해 장비의 이동과 설치가 용이해지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선중계시스템의 연결상태를 나타낸 개념도.
도 2는 무선중계시스템의 구성요소를 나타낸 블럭도.
도 3은 통신장비 사이의 신호의 전송 특성을 나타낸 블럭도.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 "광전복합케이블을 이용한 무선중계시스템"(이하, '무선중계시스템'이라 함)을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선중계시스템의 연결상태를 나타낸 개념도이며, 도 2는 무선중계시스템의 구성요소를 나타낸 블럭도, 도 3은 통신장비 사이의 신호의 전송 특성을 나타낸 블럭도이다.
본 발명의 무선중계시스템(100)은 무선통신장비(10)와 통신케이블(50)로 연결되는 광전접속장비(110)와, 광신호를 RF신호로 변환하여 안테나(20)를 통해 출력하는 광원격접속장비(120), 광전접속장비(110)와 광원격접속장비(120)를 연결하여 광신호와 전원을 동시에 전달하는 광전복합케이블(130)로 이루어진다.
광전접속장비(110)는 무선통신장비(10)로부터 송신되는 RF신호를 받아서 광신호로 변환하고, 광원격접속장비(120)의 구동에 사용되는 전원을 변환된 광신호와 함께 광전복합케이블(130)을 통해 전송한다.
광원격접속장비(120)는 광전접속장비(110)로부터 송신된 광신호를 RF신호로 변환하여 안테나(20)를 통해 출력한다. 또한 함께 전송된 전원을 사용하여 장치를 구동시킨다.
그리고 안테나(20)를 통해 수신된 RF신호에서 특정 대역의 신호를 제거한 후, 광신호로 변환하여 광전복합케이블(130)을 통해 출력한다.
광원격접속장비(120)는 이격된 장소에 있는 무선통신장비(10)와 RF신호를 이용하여 통신을 하는데, 경우에 따라서는 또 다른 광원격접속장비(120)와 통신을 할 수도 있다. 복수의 무선중계시스템(100)을 사용하여 RF신호를 넓은 지역까지 송신함으로써 여러 개의 무선통신장비(10) 사이에 통신망을 구축할 수 있다. 이를 위해서는 고지대나 원격지에 설치된 광원격접속장비(120)끼리 RF신호를 주고받도록 할 수 있다.
광전접속장비(110)는 수신된 광신호를 RF신호로 변환하고, 무선통신장비(10)에서 수신할 수 있는 레벨의 신호로 변환한 후 통신케이블(50)을 통해 무선통신장비(10)에 전송한다.
통상적으로 광전접속장비(110)는 차량과 같은 이동장비(30)에 실려서 사용되는데, 작전현장으로 이송된 상태에서 고지대에 설치된 광원격접속장비(120)와 연결된다. 무선통신장비(10)와 광전접속장비(110)는 무선으로 연결될 수도 있지만, 본 발명에서는 통신케이블(50)을 통해 유선으로 연결하는 것으로 설정한다.
무선통신장비(10)는 RF신호를 이용하여 음성 및 데이터를 주고받는 RFU(Radio Frequency Unit; 무선주파수장치)(11)와 BBU(Baseband Unit; 기저대역장치)(12)를 포함한다.
광전접속장비(110)는 무선통신장비(10)로부터 전송되는 RF신호를 광신호로 변환한다. 이를 위해 DRFU(Donor Radio Frequency Unit; 광전송수신변환조립체)(111)가 무선통신장비(10)로부터 입력된 아날로그 형태의 RF신호의 출력값을 조정하고, 특정 대역에 대한 제거필터를 사용하여 노이즈나 불요파 신호를 제거한다. 그리고 RF신호 전송의 정역방향 각각의 경로에 대한 이득을 대략 30㏈의 범위에서 조절한다. 본 발명에서는 무선통신장비(10)로부터 무선중계시스템(100)을 거쳐서 안테나(20)를 통해 신호가 전송되는 방향을 정방향으로, 안테나(20)에 입력되어 무선통신장비(10)로 신호가 전송되는 방향을 역방향으로 정의하여 설명한다.
그리고 CPU로부터 전달받는 광구간의 손실정보를 이용하여 광구간에서 발생하는 신호의 손실을 보상해준다.
DRFU(111)가 출력한 RF신호는 DOU(Donor Optic Unit; 광전변환조립체)(112)에 입력된다.
DOU(112)는 입력된 정방향 경로의 RF신호를 광신호로 변환하고, 역방향 경로의 광신호를 RF신호로 변환하여 출력한다. DOU(112)는 입출력되는 광신호의 출력을 모니터링한다. 또한, FSK(Frequency-shift keying; 주파수편이변조) 방식의 모뎀으로 광전접속장비(110)와 광원격접속장비(120) 사이의 통신을 하고, ASK(Amplitude-shift keying; 진폭편이변조) 방식의 모뎀으로 광전접속장비(110)에서 광원격접속장비(120)로 동기신호를 전달한다.
DOU(112)는 송신측과 수신측 두 개의 광신호를 WDM(Wavelength Division Multiplexing)을 통하여 하나의 광선로로 전송하는 기능을 한다.
DPSU(Donor Power Supply Unit; 광전전원조립체)(113)는 외부의 전원공급부(40)를 통해서 110V 또는 220V의 교류전원을 입력받아 각각의 모듈의 입력전압에 맞게 변환된 직류전원을 출력한다. 또한 입력된 교류전원을 광전복합케이블(130)을 통해 광원격접속장비(120)에 전달한다.
DSCU(Donor Sync & Control Unit; 주제어조립체)(114)는 PC 응용프로그램인 GUI(115)를 이용하여 전광변환부(ASK 모뎀, FSK 모뎀)의 상태를 원격으로 제어하며, FPGA의 상태를 감시하면서 제어하는 기능을 한다. 관리자는 DSCU(114)가 제공하는 GUI(115)를 통해서 장비의 상태를 원격에서도 확인할 수 있다.
또한 DSCU(114)는 DRFU(111)에서 받은 동기신호를 이용하여 무선통신장비(10)의 동기 시간을 정확하게 제어할 수 있도록 동기신호 재생성(Sync Regeneration) 기능을 수행한다. 또한 재생성된 동기신호를 이용하여 DRFU(111)의 정방향 신호와 역방향 신호를 분리하거나 결합시킨다.
광전복합케이블(130)은 광신호 전송을 위한 광선로와, 전원 전송을 위한 동케이블이 함께 결합된 케이블을 의미한다.
광전복합케이블(130)을 통해 전송된 광신호와 전원은 광원격접속장비(120)에 입력된 후, 개별 단계를 거쳐서 RF신호로 변환된다.
먼저 광원격접속장비(120)에 포함된 ROU(Remote Optic Unit; 광전변환조립체)(121)는 광전접속장비(110)에 포함된 DOU(112)와 동일한 구성으로 되어 있으며 통과하는 광신호의 파장만 다른 장비이다. ROU(121)는 광전접속장비(110)로부터 광전복합케이블(130)을 통해 입력된 광신호를 RF신호로 변환하거나, RF신호를 광신호로 변환하여 출력한다.
RRFU(Remote Radio Frequency Unit; 광원격송수신변환조립체)(122)는 ROU(121)로부터 입력된 아날로그 형태의 RF신호의 출력을 조정하고, 특정 대역에 대한 제거필터를 사용하여 노이즈나 불요파 신호를 제거한다. 그리고 RF신호 전송의 정역방향 각각의 경로에 대한 이득을 대략 30㏈의 범위에서 조절한다.
그리고 CPU로부터 전달받는 광구간의 손실정보를 이용하여 광구간에서 발생하는 신호의 손실을 보상해준다.
RRFU(122)가 출력한 RF신호는 RPAU(Remote Power Amp Unit; 전력증폭조립체)(123)에 입력된다. RPAU(123)는 입력된 정방향 RF신호를 고출력으로 증폭시킨다. 그리고 RF신호에 대한 스위치를 내장하여 정방향 신호와 역방향 신호의 경로를 분리시키거나 결합시킨다. 그리고 출력되는 RF신호의 출력값을 감지하여 현재의 출력값을 CPU로 전달하며, TDD 방식의 동기신호를 수신하여 RF신호가 출력될 때에만 전원이 켜지도록 한다. 이로 인해 발열량을 낮춰주고, 고출력 앰프의 효율을 높여줄 수 있다.
RBPFU(Remote Band Pass Filter Unit; 송수신필터조립체)(124)는 RPAU(123)로부터 RF신호를 수신하여 정해진 특정 주파수 대역의 RF신호는 왜곡없이 통과시키고, 대역 밖의 신호는 미리 정해진 규격에 의해 억제시키는 기능을 한다. 통상적으로 사용되는 군사용 무선통신에서는 500㎒ 대역의 RF신호만 왜곡없이 통과시킨다. RBPFU(124)가 출력한 RF신호는 안테나(20)를 통해 전송된다.
RPSU(Remote Power Supply Unit; 광원격전원조립체)(125)는 광전복합케이블(130)을 통해 광전접속장비(110)로부터 전송된 110V 또는 220V의 교류전원을 각각의 모듈의 입력전압에 맞게 출력값이 조정된 직류전원으로 변환하여 공급한다.
RSCU(Remote Sync & Control Unit; 보조제어조립체)(126)는 DSCU(114)와 동일한 기능을 한다. 즉, 전광변환부(ASK 모뎀, FSK 모뎀)의 상태를 원격으로 제어하며, FPGA의 상태를 감시하면서 제어하는 기능을 한다.
또한 RSCU(126)는 RRFU(122)에서 받은 동기신호를 이용하여 무선통신장비(10)의 동기 시간을 정확하게 제어할 수 있도록 동기신호 재생성(Sync Regeneration) 기능을 수행한다. 또한 재생성된 동기신호를 이용하여 RRFU(122)의 정방향 신호와 역방향 신호를 분리하거나 결합시킨다.
이와 같이, 본 발명은 무선통신장비(10)와 광전접속장비(110), 광원격접속장비(120)와 안테나(20)는 RF신호를 전달하는 통신케이블(50)로 연결하고, 광전접속장비(110)와 광원격접속장비(120)는 광신호를 전달하는 광전복합케이블(130)로 연결한다. 광전복합케이블(130)을 통해 광신호와 전원을 동시에 공급할 수 있으며, 아날로그 방식의 광신호를 전송함으로써 광대역 신호를 사용할 수 있는 장점이 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 무선통신장비 11 : RFU
12 : BBU 20 : 안테나
30 : 이동장비 40 : 전원공급부
50 : 통신케이블 100 : 무선중계시스템
110 : 광전접속장비 111 : DRFU
112 : DOU 113 : DPSU
114 : DSCU 115 : GUI
120 : 광원격접속장비 121 : ROU
122 : RRFU 123 : RPAU
124 : RBPFU 125 : RPSU
126 : RSCU 130 : 광전복합케이블

Claims (3)

  1. 군사용으로 사용되는 무선통신장비 사이의 전송거리를 확장시키기 위한 무선중계시스템으로서,
    무선통신장비(10)와 통신케이블(50)로 연결되어 RF신호를 수신하고, 수신된 RF신호를 광신호로 변환하고, 전원공급부(40)로부터 입력되는 전원과 광신호를 동시에 출력하는 광전접속장비(110)와;
    상기 광전접속장비(110)로부터 송신되는 광신호를 RF신호로 변환하여 안테나(20)를 통해 출력하는 광원격접속장비(120)와;
    상기 광전접속장비(110)와 상기 광원격접속장비(120)를 연결하여 광신호와 전원을 동시에 전달하는 광전복합케이블(130);을 포함하며,
    상기 광전접속장비(110)는
    상기 무선통신장비(10)로부터 입력된 아날로그 형태의 RF신호의 출력값을 조정하고, 특정 대역의 신호를 제거한 후, 상기 RF신호의 정방향과 역방향의 경로에 대한 이득을 조절하는 DRFU(Donor Radio Frequency Unit; 광전송수신변환조립체)(111)와;
    상기 DRFU(111)로부터 입력된 정방향 경로의 RF신호를 광신호로 변환하고, 역방향 경로의 광신호를 RF신호로 변환하여 출력하는 DOU(Donor Optic Unit; 광전변환조립체)(112)와;
    외부의 전원공급부(40)를 통해서 110V 또는 220V의 교류전원을 입력받아 각각의 모듈의 입력전압에 맞게 변환된 직류전원을 출력하고, 상기 교류전원을 상기 광전복합케이블(130)을 통해 상기 광원격접속장비(120)에 전달하는 DPSU(Donor Power Supply Unit; 광전전원조립체)(113)와;
    PC 응용프로그램인 GUI(115)를 이용하여 전광변환부의 상태를 원격으로 제어하며, FPGA의 상태를 감시하면서 제어하며, 상기 DRFU(111)에서 받은 동기신호를 이용하여 상기 무선통신장비(10)의 동기 시간을 제어할 수 있도록 동기신호 재생성(Sync Regeneration) 기능을 수행하며, 재생성된 동기신호를 이용하여 상기 DRFU(111)의 정방향 신호와 역방향 신호를 분리하거나 결합하는 DSCU(Donor Sync & Control Unit; 주제어조립체)(114);를 포함하며,
    상기 광원격접속장비(120)는
    상기 광전접속장비(110)로부터 상기 광전복합케이블(130)을 통해 입력된 정방향 경로의 광신호를 RF신호로 변환하거나, 역방향 경로의 RF신호를 광신호로 변환하여 출력하는 ROU(Remote Optic Unit; 광전변환조립체)(121)와;
    상기 DOU(112)로부터 입력된 아날로그 형태의 RF신호의 출력값을 조정하고, 특정 대역의 신호를 제거한 후, 상기 RF신호의 정방향과 역방향의 경로에 대한 이득을 30㏈의 범위에서 조절하는 RRFU(Remote Radio Frequency Unit; 광원격송수신변환조립체)(122)와;
    상기 RRFU(122)로부터 입력된 정방향 RF신호를 고출력으로 증폭시키고, 상기 RF신호의 정방향 신호와 역방향 신호의 경로를 분리시키거나 결합시키는 RPAU(Remote Power Amp Unit; 전력증폭조립체)(123)와;
    상기 RPAU(123)로부터 RF신호를 수신하여 정해진 특정 주파수 대역의 RF신호는 왜곡없이 통과시키고, 대역 밖의 신호는 미리 정해진 규격에 의해 억제하는 RBPFU(Remote Band Pass Filter Unit; 송수신필터조립체)(124)와;
    상기 광전복합케이블(130)을 통해 상기 광전접속장비(110)로부터 전송된 110V 또는 220V의 교류전원을 출력값이 조정된 직류전원으로 변환하여 공급하는 RPSU(Remote Power Supply Unit; 광원격전원조립체)(125)와;
    상기 RRFU(122)에서 받은 동기신호를 이용하여 상기 무선통신장비(10)의 동기 시간을 제어할 수 있도록 동기신호 재생성(Sync Regeneration) 기능을 수행하며, 재생성된 동기신호를 이용하여 상기 RRFU(122)의 정방향 신호와 역방향 신호를 분리하거나 결합하는 RSCU(Remote Sync & Control Unit; 보조제어조립체)(126)를 포함하는, 광전복합케이블을 이용한 무선중계시스템.
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